摘要：為防止對地下水和地表水的污染，垃圾填埋場必須進行防滲處理。西北地區(qū)干旱少雨且地下水位低，蒸發(fā)量遠大于降雨量。針對此特點，結合實際工程設計，考慮滲濾液的影響因素，提出了適合本地區(qū)的防滲處理方法。

隨著中國經濟的高速發(fā)展，城市化水平和人民生活水平的不斷提高，城市生活垃圾量與日俱增，由此帶來的環(huán)境污染問題日益嚴重，城市生活垃圾處理已成為影響環(huán)境保護、城市建設、人民生活和可持續(xù)發(fā)展的重要因素。

國家和各級政府部門都非常重視城市生活垃圾處理問題，建設部發(fā)布標準《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術規(guī)范》自2004年6月1日起實施。第6.0.1條規(guī)定垃圾填埋場必須進行防滲處理，防止對地下水和地表水的污染，同時還應防止地下水進入填埋區(qū)(該條文為強制性條文)。垃圾填埋產生的滲瀝液是一種成分極為復雜，具有嚴重污染性，有毒有害的高濃度有機廢水，且隨著填埋場地、填埋時間、垃圾組分性質和氣候的不同而具有非常大的特異性。西北地區(qū)具有氣候四季變化明顯，干旱少雨，蒸發(fā)量大于降水量，地下水位低等特征，因此，在西北地區(qū)設計垃圾填埋場防滲工程時，有必要考慮滲濾液影響因素和結合當地特點進行防滲工程處理方法探討，為此類地區(qū)工程設計提供參考。

1影響滲濾液產生的主要因素

滲濾液產量主要與當地地質地貌、氣候、降水、水文條件、季節(jié)變化，垃圾組分和含水率等因素有關，影響滲濾液產生的因素十分復雜。主要有降水、地表水侵入、垃圾成分、填埋場頂部的地表徑流和水分蒸發(fā)等。

垃圾填埋場一般不會建造在承壓地下水有可能侵入的地方，因此，“地下水的侵入”是指地表的潛水，這部分潛水的量與降水密切相關，除夏季的西瓜等富含水份的垃圾外，一般沒有大量的富含水份垃圾，所以降水是滲濾液的主要來源。垃圾填埋場頂部的地表徑流量的大小與垃圾的密實度、覆土材料、覆土厚度、表面的植被和封場排水條件有關，在西北干旱地區(qū)，由頂部蒸發(fā)轉移的水份是主要的。

影響滲濾液數量的因素有以下幾個：

1.1降水量

降水持續(xù)時間、降水強度和降水頻率直接影響滲濾液的產生量。

1.2地下水的侵入

地下水的流向、流速、位置，填埋場工程地質情況、填埋場底部防滲系統。

1.3地表徑流和蒸發(fā)

滲濾液的數量在填埋場封場和最終覆蓋后將顯著減少，有兩個主要原因：①生長于封場表面土壤上的植被由于蒸發(fā)作用顯著地減少可浸入水份以及低滲透性粘土削弱了滲透作用。②一個合理的填埋場封場設計將大大減少滲濾液的產生量。

1.4垃圾成分

滲濾液中CODcr、BOD5主要由垃圾中的廚余產生，其影響因素與垃圾初始水分含量、單元層的高度、均一性及壓實度等有關。

2滲濾液防滲處理方法

2.1填埋場選址

填埋場的投資與工程量巨大，因此，選擇一個適宜的場址就顯得尤為重要。合理地選擇填埋場場址，要求集雨面積較小，庫容大、地下水位較低的區(qū)域，還要考慮垃圾運距，周圍環(huán)境、交通、覆土來源等因素。

2.2截洪溝的設計

西北地區(qū)垃圾填埋場大多數利用天然溝谷地帶，對于山溝式填埋場，需要設置截洪溝和暗埋式排洪管涵，以截留填埋區(qū)兩側和上游山區(qū)由于降雨產生的洪水徑流。

2.3填埋場防滲處理

根據垃圾填埋場工程地質和水文地質情況對填埋場進行防滲處理，防止對地下水和地表水的污染，同時還應防止地下水進入填埋區(qū)。防滲方法有多種，一般可以分為自然防滲和人工防滲，人工防滲又包括垂直防滲和水平防滲。自然防滲{要求粘土類襯里的滲透系數不應大于1.0×10-7cm／s)。人工防滲即場底及四壁均用防滲材料作防滲處理，人工防滲應采用復合襯里防滲，位于地下水貧乏地區(qū)的防滲系統可采用單層襯里防滲系統。垃圾填埋場防滲包括庫區(qū)底部防滲(水平防滲)和庫區(qū)邊坡防滲(垂直防滲)具體采用何種防滲措施主要取決于填埋場的工程地質、水文地質及當地經濟條件等因素。

2.4填埋作業(yè)技術

城市生活垃圾由垃圾運輸車輛運至填埋場經計量后由場區(qū)道路和場內臨時道路進入填埋區(qū)作業(yè)面，對于大型的衛(wèi)生填埋場，水平填埋單元按1～2天的垃圾量劃分，布置成矩形網格，每單元堆高2m～3m由推土機攤鋪壓實后覆土，覆蓋土層厚0.2m～0.3m，以保障垃圾體穩(wěn)定并有利于滲瀝液導排。

3工程實例

3.1自然防滲和人工防滲相結合

青海省循化縣生活垃圾填埋場設于一“v”型溝谷內，針對填埋場的形狀和地質情況，設計中采取了適合本地區(qū)的防滲處理方，有效地降低了垃圾滲濾液的產生。在防滲處理上，由地質勘察報告揭露其中風化巖滲透系數K<1.0×10-7cm／s，故采取自然防滲和人工防滲相結合，以自然防滲為主的防滲方式。由于在風化巖上有很厚的砂礫層，屬強透水層，為保證滲濾液的收集及壩區(qū)的穩(wěn)定性，減少清運土方量，本次設計場底采用人工防滲，同時，在壩前30m以內，內邊坡3m以下，溝兩側3m以下進行人工防滲處理，防滲材料選用1.5mmHDPE膜及土工布(200g／cm2)。

3.2庫區(qū)垂直防滲設計

西北地區(qū)山高溝深，垃圾填埋場大多選在邊坡坡度大于60°的“v”型溝谷中，對于邊坡粘土層的施工和防滲層的敷設都十分困難。青海、甘肅等多數垃圾填埋場邊坡角度70％都大于45°，如何因地制宜確定邊坡防滲設計是一個棘手的問題。

方案一：將邊坡削至45°，這樣將大量填挖土方且溝谷上部要占用大量農田及林地，這在土地資源非常貧乏的西北是非常困難的。其施工方法有：帷幕灌漿，防滲板等垂直防滲技術，但這幾種方式造價較高，在西部經濟欠發(fā)達的地區(qū)不適宜大規(guī)模推廣。選用方案二：將庫區(qū)邊坡平整清除所有植被和坡積物，并使山坡形成相對一致的坡度，將邊坡分為二層，低洼處采用原土回填夯實，夯實密度大于0.9t／m3。這樣使整平后的邊坡角度一層在45°左右，二層在60°左右(見圖3 -1)。然后設置二布一膜也就是一層土工布中間HDPE膜(1.5mm厚)再一層土工布。土工布要求長纖不易破損，高密度聚乙烯(HDPE)膜，具有優(yōu)良的機械強度、耐熱性、耐化學腐蝕性、抗環(huán)境應力開裂和良好的彈性，是理想的防滲材料，它能有效阻止?jié)B濾液的滲漏，缺點是HDPE膜某處破損可能會發(fā)生滲漏。合理的邊坡角度設計有利于滲濾液的導排和防止對地下水的污染。

在工程設計中面對邊坡角度大于45°且溝深在20m左右的山谷，如何將HDPE膜固定也是一個難題。在工程中我們采用邊坡設置錨固槽的方法(見圖3-2)。從庫區(qū)邊坡底部開始每隔7m設置長寬1m的錨固槽，槽內灌注水泥漿，固定HDPE膜，防止土工膜被拔出。

圖1邊坡角度示意圖

圖2邊坡設置錨固槽示意圖

3.3庫區(qū)水平防滲設計

《生活垃圾衛(wèi)生填埋技術規(guī)范》CJJ17-2004第6.0.4條規(guī)定：位于地下水貧乏地區(qū)的防滲系統也可采用單層襯里防滲系統，單層襯里結構為：基礎；地下水導流層：厚度應大于30cm，膜下保護層；粘土厚度大于100cm等等，而在具體的工程中導流層一般選用卵石，其主要作用在于防止地下水進入垃圾填埋區(qū)減少滲濾液產生量。但在西北地區(qū)垃圾填埋場中地下水導流層如何設置，還需進一步優(yōu)化。近幾年來我們設計的垃圾填埋場工程從地質資料中看青海貴德、互助，甘肅榆中、白銀等地地下水的埋深均大于30m。在設計中我們認為在地下水貧乏且地下水位較低的地區(qū)可以取消30cm地下水導流層。在防滲技術上采用粘土和高密度聚乙烯膜。防滲性能好的粘土是填埋場防滲襯層的理想材料，但從嚴格意義上講，粘土只能延緩滲濾液的滲漏，不能達到防滲技術標準的要求，故在粘土層上需再鋪設HDPE膜。高密度聚乙烯(HDPE)膜是人工合成材料中最常用和較理想的防滲材料，它能有效阻止?jié)B濾液的滲漏。粘土層加HDPE膜可確保垃圾填埋場達到衛(wèi)生填埋技術標準規(guī)定的防滲要求。

3.4滲濾液處理技術

滲濾液的組分比較復雜，與垃圾成分，填埋場的土壤組分和填埋場使用年齡有關，主要污染物是有機污染物，CODcr、BOD5很高，含有氨、氮、磷、重金屬、微生物等。

大氣降水是產生滲濾液的直接來源。降水持續(xù)時間，降水強度和降水頻率直接影響滲濾液的產生量。大氣降水到達地面后，一部分通過蒸發(fā)和植物的蒸騰作用重新回到大氣圈中參與循環(huán)，剩下的則滲入填埋場中，因此水分蒸發(fā)，蒸騰量以及降水量決定了填埋場水分的入滲量，影響水分蒸發(fā)和植物蒸騰量的主要因素是溫度、濕度、太陽輻射和大氣流動，這些因素間接地影響了滲濾液的產生量。

結合垃圾填埋場工程設計，我們進行了大量的調查及研討，總結國內外各種城市垃圾填埋場滲濾液處理經驗，數據統計顯示青海、甘肅大部分地區(qū)干旱少雨且蒸發(fā)量遠遠大于降雨量，表1為西北地區(qū)部分城市年平均降水量與蒸發(fā)量的統計。

表1部分城市年平均降水量與蒸發(fā)量情況

對垃圾產生的滲濾液產生量進行確切的計算通常是比較困難的，一般采用經驗公式來計算，計算滲濾液產生量的經驗公式有很多，比較簡單常用的是按年平均降水量法的經驗公式估算，計算公式為

Q=l000－1·CIA

式中Q——滲濾液平均日產出量(m³／d)

I——年平均日降雨量(mm／d)

C——浸出系數，即填埋場中降雨量中成為滲濾液的分數

A——填埋面積(m²)

如青海循化縣城年平均降水量257.0mm，滲出系數C值取為0.4，經計算降雨平均日產出的滲濾液量為35m3／d，參考國內外已有垃圾填埋場的運行經驗，確定垃圾分解產生的滲濾液為10L／t�？梢钥闯隼到馑漠a生量相對于影響滲濾液產生量的其他因素來說，影響相對穩(wěn)定且較小，一般忽略不計。

因此在設計過程中對滲濾液處理采用回噴法，即將滲濾液收集在滲濾液池中。利用蒸發(fā)量大的特點，設計將收集池表面積加大，采用較淺的池深，利用西北地區(qū)強烈的蒸發(fā)量蒸發(fā)掉大部分水量；將剩余的濾液用污水泵回噴至垃圾填埋庫區(qū)。由于回灌的滲濾液為垃圾層帶來大量微生物，使填埋場成為一個以垃圾層為填料的厭氧生物反應器，加速填埋場內垃圾中有機物的降解。在已運行的青海湟中縣垃圾填埋場中，效果較好。實踐證明，滲濾液回噴技術在蒸發(fā)量遠大于降雨量的西北地區(qū)是非常適宜的。

“21世紀議程”提出“到2010年，我國所有城市都要建立符合環(huán)境要求的生活垃圾填埋場或焚燒廠，使全部生活垃圾得到處置”。要實現上述目標，盡管衛(wèi)生填埋場有著永久性占地及污染環(huán)境的潛在危險的缺點，但結合我國西北地區(qū)的經濟水平，考慮到西北地區(qū)有大量閑置的荒山谷地，因此，大力推廣衛(wèi)生填埋技術是惟一能夠迅速提高我國西北地區(qū)垃圾無害化處理率的有效辦法。鑒于我國南北地區(qū)經濟差異及地理、水文和人文環(huán)境條件的不同，要選擇適合本地區(qū)衛(wèi)生填埋防滲處理的方法對于降低衛(wèi)生填埋場的處理成本具有現實意義。

參考文獻

1、建設部科技發(fā)展促進中心，《城市生活垃圾衛(wèi)生填埋處理技術》，中國建筑工業(yè)出版社，2004年.

2、錢學德、郭志平等編著，《現代衛(wèi)生填埋場的設計與施工》，中國建筑工業(yè)出版社，2001年.

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